模块定制化电子充气积木玩具及其制作与变形控制方法

1.本发明涉及积木玩具，具体涉及模块定制化电子充气积木玩具及其制作与变形控制方法。


背景技术：

2.目前以软体机器人为代表的柔性气动技术主要应用了柔性材料能用流体驱动的原理，制作出来的产品具有很大的变形空间和很高的安全性，已经被应用于材料、机械和医疗等领域，在教育和玩具领域也有较大潜力，但相关应用较少。
3.应用steam教育理念是近年来儿童玩具设计的重要趋势之一。steam教育理念注重将科学、技术、工程、数学和艺术art等5门学科相关的知识和课程进行有机的交叉和融合，应用于解决实际的问题。其实例之一就是应用开源电子原型平台arduino进行可扩展的快速产品原型制作。
4.积木玩具已经具有较成熟的市场。当前市场上较为流行的儿童智能教育玩具的造型丰富，但大多数仍然以硬质结构为主，很少具备形变等能力。
5.基于这些背景，有必要提出一种可以应用于任意拼接积木件的模块化、通过电子充放气模块可实现变形控制的积木玩具的制造方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种模块定制化电子充气积木玩具及其制作与变形控制方法。
7.这种模块定制化电子充气积木玩具，包括硅胶充气积木、积木接口和电子充放气模块；硅胶充气积木通过积木接口连接到标准积木件上，硅胶充气积木的内部气道通过硅胶软管与电子充放气模块的充放气口连接。
8.作为优选：硅胶软管通过积木接口预留的孔位固定。
9.作为优选：所述电子充放气模块包括单片机、电源、电源线、外壳、充气马达、放气阀门、硅胶软管和杜邦线，单片机设于外壳内，单片机通过电源线连接电源，单片机通过杜邦线分别连接充气马达和放气阀门，充气马达和放气阀门分别连接硅胶软管，外壳上设有自动充气按钮和自动放气按钮。
10.作为优选：所述单片机采用arduino主板。
11.这种模块定制化电子充气积木玩具，包括以下步骤：
12.s1、3d打印硅胶模具，包括a模和b模，a模为灌注含有空腔结构的硅胶充气积木的模具，b模为二次灌注封装硅胶充气积木的模具；
13.s2、在a模和b模中分别灌注硅胶，固化并脱模；
14.s3、将两部分硅胶从分模处粘接；
15.s4、将硅胶软管连接到粘接好的硅胶的内部气道，硅胶充气积木制作完成；
16.s5、3d打印积木接口，与硅胶充气积木进行拼接组装。
17.这种模块定制化电子充气积木玩具的变形控制方法，包括以下步骤：
18.s1、将硅胶充气积木通过积木接口连接到标准积木件；
19.s2、将硅胶充气积木上的硅胶软管连接到电子充放气模块的充放气口，并使用积木接口预留的孔位将硅胶软管固定住；
20.s3、按下电子充放气模块的自动充气按钮，驱动硅胶充气积木产生形变；
21.s4、按下电子充放气模块的自动放气按钮，释放硅胶充气积木内的气压，让硅胶充气积木恢复原状。
22.本发明的有益效果是：
23.1、本发明将硅胶充气积木通过积木接口连接到标准积木件上，硅胶充气积木的内部气道通过硅胶软管与电子充放气模块的充放气口连接，用电子充放气模块对硅胶充气积木进行充气后，硅胶充气积木发生明显的形变，并且设计了多种可形变硅胶充气积木，呈现出丰富的造型，结构合理，具有模块化、易扩展的特点，可适用于多种拼接积木，增加了积木玩具的玩法。
24.2、本发明的电子充放气模块设有自动充气按钮和自动放气按钮，只需按下按钮就可驱动硅胶充气积木产生形变或释放气压恢复原状，使用方便。
附图说明
25.图1为模块定制化电子充气积木玩具的部件连接关系图；
26.图2为模块定制化电子充气积木玩具流程图；
27.图3为硅胶充气积木变形前后的硅胶状态示意图；
28.图4为硅胶充气积木的变形效果图；
29.图5为基础变形模具示意图；
30.图6为电子充放气模块的连接关系图；
31.图7为硅胶充气积木充气成花朵积木的示意图；
32.图8为硅胶充气积木充气成云朵积木和星星积木的示意图。
33.附图标记说明：单片机1、电源2、电源线3、外壳4、充气马达5、放气阀门6、硅胶软管7、杜邦线8。
具体实施方式
34.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
35.实施例一
36.本技术实施例一提供一种模块定制化电子充气积木玩具，通过设计硅胶灌注模具的内外部结构，即a模和b模，实现硅胶充气积木的变形设计。制作的玩具套件包括：硅胶充气积木、积木接口、电子充放气模块。硅胶充气积木通过积木接口连接到组装好的标准积木件上，硅胶充气积木的内部气道通过硅胶软管经过积木接口的孔位与电子充放气模块的充放气口连接。用电子充放气模块对积木进行充气后，积木发生明显的形变，呈现出丰富的造
型。
37.本实施例提出了硅胶充气积木的变形设计例子。如图3所示为硅胶充气积木变形前后的硅胶状态示意图，第一行为变形前的硅胶状态，其中图(a)、(b)分别为硅胶状态侧视图、顶视图；第二行为变形后的硅胶状态，从左到右前三组为硅胶状态侧视图，第四组中图(a)为硅胶状态侧视图、图(b)为硅胶状态顶视图。如图4所示为硅胶充气积木的变形效果图。
38.本实施例提出了基础变形模具的例子，如图5所示，从左到右一行为同一套模具，图中的左列为硅胶灌注模具的内外部结构三维图，图中的中列为硅胶灌注模具的内外部结构平面图，图中的右列为硅胶灌注模具的内外部结构立面图。
39.如图6所示，电子充放气模块包括单片机1、电源2、电源线3、外壳4、充气马达5、放气阀门6、硅胶软管7和杜邦线8，连接方式如图6所示，单片机1可采用arduino主板，单片机1设于外壳4内，单片机1通过电源线3连接电源2，单片机1通过杜邦线8分别连接充气马达5和放气阀门6，充气马达5和放气阀门6分别连接硅胶软管7，外壳4上设有自动充气按钮和自动放气按钮。
40.实施例二
41.本技术实施例二提供一种模块定制化电子充气积木玩具，包括以下步骤：
42.s1、3d打印硅胶模具，包括a模和b模，如图5所示，a模用于灌注含有空腔结构的硅胶充气积木，b模用于二次灌注封装硅胶充气积木；
43.s2、在a模和b模中分别灌注硅胶，固化并脱模；
44.s3、将两部分硅胶从分模处粘接；
45.s4、将硅胶软管连接到粘接好的硅胶的内部气道，硅胶充气积木制作完成；
46.s5、3d打印一系列积木接口，与硅胶充气积木进行拼接组装。
47.实施例三
48.本技术实施例三提供一种模块定制化电子充气积木玩具的变形控制方法，包括以下步骤：
49.s1、将硅胶充气积木通过积木接口连接到标准积木件；
50.s2、将硅胶充气积木上的硅胶软管连接到电子充放气模块的充放气口，并使用积木接口预留的孔位将硅胶软管固定住；
51.s3、按下电子充放气模块的自动充气按钮，可驱动硅胶充气积木产生形变；
52.s4、按下电子充放气模块的自动放气按钮，可释放硅胶充气积木内的气压，让硅胶充气积木恢复原状。
53.如图7所示，硅胶充气积木通过积木接口连接到标准积木件上，并使用积木接口预留的孔位将硅胶软管固定住，将硅胶充气积木充气成花朵积木。
54.如图8所示，硅胶充气积木通过积木接口连接到标准积木件上，并使用积木接口预留的孔位将硅胶软管固定住，将硅胶充气积木充气成云朵积木和星星积木。